Mechanismus der ER-assoziierten Degradation des Glykoproteins gp48 des murinen Cytomegalievirus

Abstract

Die Cytomegalieviren haben verschiedene Mechanismen entwickelt, um die Immunantwort des Wirtes zu umgehen. Eine Strategie ist, die MHC Klasse I-assoziierte Antigenpräsentation auf der Oberfläche infizierter Zellen zu verhindern. Das Genprodukt des m06-Gens von MCMV spielt bei diesem Prozess eine entscheidende Rolle. m06/gp48 ist ein Typ I-Transmembranglykoprotein und bindet im Endoplasmatischen Retikulum an neusynthetisierte, b2-Mikroglobulin-assoziierte MHC Klasse I-Moleküle. Dieser Komplex wird nach dem Verlassen des ERs in die Lysosomen transportiert und dort rasch abgebaut. In der vorliegenden Arbeit konnte gezeigt werden, dass nicht an MHC Klasse I-Moleküle gebundenes gp48 durch das Proteasom abgebaut wird. In Gegenwart spezifischer proteasomaler Inhibitoren wird gp48 in seiner Endo H-sensitiven Form stabilisiert, nicht aber MHC Klasse I-Moleküle. Weiterhin konnte gezeigt werden, dass die Degradation von freiem g48 hauptsächlich im ER/'ER-cis-Golgi intermediate Compartment' (ERGIC) der Zelle stattfindet. Durch die Kombination isolierter Mikrosomen aus gp48-exprimierenden Zellen mit aufgereinigtem Proteasom wurde ein in vitro-Modellsystems zur proteasomalen Degradation entwickelt. In diesem System konnte zum ersten Mal demonstriert werden, dass der Transport von freiem gp48 aus der mikrosomalen Membran abhängig ist von einem funktionellen Proteasom. Die Untersuchung einer Deletionsmutante von gp48 (gp48DCT) ergab, dass die proteasomale Degradation von freiem gp48 unabhängig vom cytoplasmatischen Anteil des Substrats erfolgt. Alle Ergebnisse deuten darauf hin, dass ein weiteres ER/ERGIC-residentes Protein als Signalvermittler für den proteasomenabhängigen Transport von gp48 ins Cytosol dient. Mit dem beschriebenen in vitro-System besteht jetzt die Möglichkeit, weitere Komponenten der ER-assoziierten Degradation in höheren Eukaryonten zu identifizieren, da erstmals mit definierten Komponenten ein Modellsystem zur proteasomalen Degradation geschaffen wurde.

Cytomegaloviruses developed different mechanisms to circumvent the host immune-system. One strategy is to prevent the MHC class I-associated antigen-presentation at the cell surface. The m06 gene of MCMV plays an important role in this process. m06/gp48 codes for a type I transmembrane glycoprotein which binds to newly synthesized, b 2microglobulin-associated MHC class I molecules in the endoplasmic reticulum (ER). The complex is then transported to the lysosome and subsequently degraded. In this thesis it could be shown that gp48, which is not bound to MHC class I molecules, is degraded by the proteasome. In the presence of specific proteasomal inhibitors gp48 is stabilized in its Endo H-sensitive form. The degradation of free gp48 mainly takes place in the ER/ER-cis-Golgi intermediate compartment of the cell. The combination of isolated microsomes from cells expressing gp48 and isolated proteasome led to the development of an in vitro system to mimic proteasomal degradation. Here, it was shown for the first time that the transport of free gp48 out of the membrane is strictly dependent on a functional proteasome. The analysis of a deletion mutant of m06/gp48 demonstrated that the proteasomal degradation of the viral protein is independent of the cytoplasmic part of the protein. All results imply that another cellular protein located in the ER /ERGIC can serve as a signal-transducer for the proteasome-dependent transport of m06/gp48 into the cytosol. The newly developed in vitro system offers the possibility to identify further components of the ER-associated degradation in higher eucaryotes, since this system uses defined components to model the proteasomal degradation.